FR3000571A1

FR3000571A1 - DISPLAY, IN PARTICULAR HIGH HEAD DISPLAY, FOR VEHICLE

Info

Publication number: FR3000571A1
Application number: FR1262914A
Authority: FR
Inventors: Richard Geloen
Original assignee: Valeo Etudes Electroniques SAS
Current assignee: Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-07-04
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: WO2014102464A1; JP2016510422A; US20150375691A1; FR3000571B1; CN105409323A; EP2957146A1

Abstract

L'invention concerne un afficheur, notamment afficheur tête haute, pour véhicule , ledit afficheur comportant : - un dispositif de génération d'images (2), - un ensemble (5) de réflexion de rayons (4) émis en sortie du dispositif de génération d'images (2), et -des moyens (30) de réchauffage dudit ensemble de réflexion, intégrés audit ensemble (5) de réflexion.The invention relates to a display, in particular a head-up display, for a vehicle, said display comprising: - an image generation device (2), - a set (5) of reflection of radii (4) emitted at the output of the device of image generation (2), and means (30) for heating said reflection set, integrated with said set (5) of reflection.

Description

Afficheur, notamment afficheur tête haute, pour véhicule La présente invention concerne un afficheur, en particulier afficheur tête haute, pour un véhicule. Si de tels systèmes d'affichage d'informations sont depuis de nombreuses an- nées utilisés dans le domaine aéronautique pour permettre au pilote de visualiser simultanément, sans avoir à adapter sa vision, l'environnement extérieur et des informations fournies par les instruments de bord et s'affichant devant lui sur le cockpit, ils se développent maintenant de plus en plus dans le domaine automobile, contribuant à l'aide à la conduite du véhicule.The present invention relates to a display, in particular a head-up display, for a vehicle. If such information display systems have been used for many years in the aeronautical field to enable the pilot to visualize simultaneously, without having to adapt his vision, the external environment and information provided by the instruments on board. and appearing in front of him on the cockpit, they are now developing more and more in the automotive field, helping to drive the vehicle.

L'afficheur selon l'invention sera décrit ci-après en regard de son application à l'automobile, mais il va de soi qu'il pourrait être destiné à tout autre domaine de transport en général, dès l'instant où l'on a besoin d'un affichage d'informations dans le champ de vision de la personne concernée.The display according to the invention will be described below with regard to its application to the automobile, but it goes without saying that it could be intended for any other transport field in general, from the moment that one needs a display of information in the field of vision of the person concerned.

Généralement, un afficheur tête haute pour un véhicule comprend un dispositif de génération d'images, permettant de former l'image à projeter. Le système est par ailleurs complété par un ensemble de miroirs de réflexion du faisceau émis en sortie du dispositif, pour diriger les images qu'il transmet, jusqu'à un élément optique final permettant l'affichage d'une image virtuelle située dans le champ de vision des yeux du conducteur, au delà du pare-brise. On sait que l'habitacle d'un véhicule est soumis à des variations notables de température et d'humidité (volontaires ou non) pouvant engendrer des phénomènes de condensation en formant notamment de la buée sur les vitres du véhicule et autres surfaces analogues comme les miroirs de réflexion de l'afficheur. Tel est ce qui se produit lorsque la température dite de rosée est atteinte. En effet, la condensation apparaît sur un matériau lorsque la température de l'air environnant devient inférieure à la température de rosée, laquelle dépend de l'humidité relative de l'air. Ainsi, si le point de rosée est franchi, il y a un risque que les éléments de la chaîne optique de l'afficheur (miroirs notamment) soient partiellement embués si bien que l'image transmise par le faisceau sera altérée, de moindre qualité, voire illisible, privant le conducteur des informations.Generally, a head-up display for a vehicle includes an image generating device for forming the image to be projected. The system is also completed by a set of reflection mirrors of the beam emitted at the output of the device, to direct the images it transmits, to a final optical element for displaying a virtual image located in the field the driver's eyes, beyond the windshield. It is known that the passenger compartment of a vehicle is subject to significant variations in temperature and humidity (voluntary or not) that can cause condensation phenomena by forming in particular fogging on the windows of the vehicle and other similar surfaces such as reflection mirrors of the display. This is what happens when the so-called dew temperature is reached. Indeed, the condensation appears on a material when the temperature of the surrounding air becomes lower than the dew point temperature, which depends on the relative humidity of the air. Thus, if the dew point is crossed, there is a risk that the elements of the optical chain of the display (including mirrors) are partially fogged so that the image transmitted by the beam will be altered, of lower quality, illegible, depriving the driver of information.

La présente invention a pour but d'apporter une solution au problème de condensation apparaissant sur les systèmes d'affichage tête haute. À cet effet, l'invention concerne afficheur, notamment afficheur tête haute, pour véhicule, ledit afficheur comportant : - un dispositif de génération d'images, - un ensemble de réflexion de rayons émis en sortie du dispositif de génération d'images, et -des moyens de réchauffage dudit ensemble de réflexion intégrés audit ensemble de réflexion.The present invention aims to provide a solution to the problem of condensation appearing on the head-up display systems. For this purpose, the invention relates to a display, in particular a head-up display, for a vehicle, said display comprising: an image generation device; a reflection set of rays emitted at the output of the image generation device; means for heating said reflection set integrated with said reflection set.

Autrement dit, ledit ensemble de réflexion est rendu chauffant, ce qui permet d'empêcher la formation de condensation sur les éléments de la chaîne optique de l'afficheur. En conséquence, le risque d'atteindre le point de rosée étant supprimé, l'image transmise et obtenue sur l'écran final (image représentative de l'information à afficher) est nette, de qualité optimale, sans contour flou ni perte partielle ou totale de l'image. Le système de l'invention s'affranchit donc du problème de condensation précité et ceci et sans composant supplémentaire puisque ce sont les moyens de réflexion eux-mêmes qui sont pourvus des moyens permettant de résoudre le problème.In other words, said reflection assembly is heated, which makes it possible to prevent the formation of condensation on the elements of the optical chain of the display. As a consequence, the risk of reaching the dew point being suppressed, the image transmitted and obtained on the final screen (representative image of the information to be displayed) is clear, of optimal quality, without any blurred outline or partial loss or total of the image. The system of the invention is thus freed from the aforementioned condensation problem and this and without additional component since it is the reflection means themselves which are provided with means for solving the problem.

Selon différents modes de réalisation de l'invention qui pourront être pris ensemble ou séparément : - lesdits moyens de réchauffage sont de nature électrique, - lesdits moyens de réchauffage comprennent des résistances, - ledit ensemble de réflexion comprend un ou des miroirs et lesdits moyens de chauffage sont intégrés audit miroir ou à chacun desdits miroirs, - lesdites résistances sont disposées en une pluralité de zones dudit ou desdits miroirs, -ledit afficheur comprend des moyens de détection de buée sur ledit ensemble de réflexion, - ledit afficheur comprend des moyens de pilotage desdits moyens de réchauf- fage, - lesdits moyens de pilotage sont configurés pour tenir compte d'une informa- tion de détection de buée sur ledit ensemble de réflexion, - ledit dispositif de génération d'images comporte une source laser, - ladite source laser comprend une ou des diodes laser.According to various embodiments of the invention which may be taken together or separately: said heating means are of an electrical nature, said heating means comprise resistors, said reflection unit comprises one or more mirrors and said means for heating. heating are integrated in said mirror or each of said mirrors, - said resistors are arranged in a plurality of zones of said mirror or said mirrors, - said display comprises means for detecting condensation on said reflection assembly, - said display comprises driving means said warming means, said driving means being configured to take account of a fog detection information on said reflection set, said image generating device comprises a laser source, said laser source comprises one or more laser diodes.

Un exemple de réalisation schématique de l'afficheur conforme à l'invention se- ra décrit ci-après en regard de la figure 1 unique annexée. Comme illustré sur la figure unique, l'invention concerne un afficheur 1, notamment afficheur tête haute, pour véhicule. Il permet l'affichage d'images virtuelles 40. Dans une application préférentielle, quoique non exclusive, de l'invention, ledit afficheur 1 est destiné à être monté à bord d'un véhicule automobile pour afficher dans le champ de vision du conducteur CV, sensiblement dans l'axe de vision A des yeux de celui-ci, des informations spécifiques telles que la vitesse du véhicule, des indications du système de navigation, pannes, détections, etc.., et cela en évitant au conducteur de quitter la route des yeux pour regarder son tableau de bord ou l'écran du système de navigation.A schematic exemplary embodiment of the display according to the invention will be described hereinafter with reference to the appended single FIG. As illustrated in the single figure, the invention relates to a display 1, including a head-up display, for a vehicle. It allows the display of virtual images 40. In a preferred application, although not exclusive, of the invention, said display 1 is intended to be mounted on board a motor vehicle to display in the field of view of the driver CV substantially in the axis of vision A of the eyes of the latter, specific information such as the speed of the vehicle, indications of the navigation system, failures, detections, etc., and this while avoiding the driver to leave the eye route to watch his dashboard or navigation system screen.

L'afficheur 1 comprend usuellement un dispositif de génération d'images 2, émettant en sortie des rayons 4 destinés à projeter les images représentatives des informations à transmettre. Ledit dispositif comprend, par exemple, un projecteur à balayage 34 muni d'une ou plusieurs sources de lumière émettant chacune un faisceau du type laser. Il s'agit, par exemple, de sources laser, typiquement des diodes laser, chaque source laser émettant un faisceau monochromatique, c'est-à-dire consistant en une seule couleur. Ledit dispositif pourra typiquement comprendre trois sources, ledit dispositif étant configuré pour former un faisceau lumineux à l'aide d'une mise en commun par combinaison des faisceaux individuellement émis par chacune desdits sources. Plus précisément, il pourra s'agir de sources émettant un faisceau d'une couleur différente d'une source à l'autre. Les couleurs sont, par exemple, un rouge, un vert ou un bleu (RVB). La puissance optique de chacune des sources est pilotée, de manière indépendante, à l'aide du courant d'alimentation de la ou des sources laser. A puissance optique donnée, la couleur du faisceau lumineux est déterminée par la manière dont un ratio de puissance est établi entre les différentes diodes laser. Par exemple, pour obtenir une lumière blanche, les puissances optiques, en proportion, doivent être établies selon la distribution suivante : 60 pour la diode verte, 30 pour la diode bleue, 10 pour la diode rouge. La puissance optique de chacune des sources pourra également être pilotée pour moduler la puissance optique du faisceau lumineux.The display 1 usually comprises an image generation device 2, outputting rays 4 for projecting the images representative of the information to be transmitted. Said device comprises, for example, a scanning projector 34 provided with one or more light sources each emitting a beam of the laser type. These are, for example, laser sources, typically laser diodes, each laser source emitting a monochromatic beam, that is to say consisting of a single color. Said device may typically comprise three sources, said device being configured to form a light beam by pooling by combining the beams individually emitted by each of said sources. Specifically, it may be sources emitting a beam of a different color from one source to another. Colors are, for example, red, green, or blue (RGB). The optical power of each of the sources is controlled, independently, using the power supply of the laser source or sources. At a given optical power, the color of the light beam is determined by the way in which a power ratio is established between the different laser diodes. For example, to obtain a white light, the optical powers, in proportion, must be established according to the following distribution: 60 for the green diode, 30 for the blue diode, 10 for the red diode. The optical power of each of the sources can also be controlled to modulate the optical power of the light beam.

Les faisceaux émis par chacune des sources sont orientés, par exemple, parallèlement les uns aux autres et réfléchit dans une même direction pour former par combinaison un faisceau lumineux commun. Ledit dispositif comprend en ce sens des éléments optiques semi-transparent, sur une plage de longueur d'onde, tels que des miroirs dichroïque ou lames de combinaison, interceptant les faisceaux émis par chacune desdites sources et les combinant selon la direction dudit faisceau. De façon plus générale, ledit dispositif est configuré pour former ledit faisceau lumineux à partir du ou desdits faisceaux laser, quel que soit le nombre de sources en jeux. En cas de source unique, le faisceau lumineux est composé du faisceau laser émis par la seule source employée et l'image obtenue sera alors monochrome, composée des différents niveaux de puissances optiques appliquées à chacun des points qui la compose, selon un dégradé de ladite couleur. En cas de pluralité de sources, typiquement les trois sources évoquées plus haut, ledit faisceau commun qui forme alors ledit faisceau lumineux permettra l'établissement d'une image selon un spectre de couleur dont la résolution correspondra à la finesse de pilotage de l'alimentation desdites sources.The beams emitted by each of the sources are oriented, for example, parallel to each other and reflects in the same direction to form by combination a common light beam. Said device comprises in this sense semi-transparent optical elements, over a range of wavelengths, such as dichroic mirrors or combination blades, intercepting the beams emitted by each of said sources and combining them according to the direction of said beam. More generally, said device is configured to form said light beam from said laser beam or beams, regardless of the number of sources involved. In case of a single source, the light beam is composed of the laser beam emitted by the only source used and the resulting image will then be monochrome, composed of the different levels of optical power applied to each of the points that compose it, according to a gradient of said color. In the case of a plurality of sources, typically the three sources mentioned above, said common beam which then forms said light beam will allow the establishment of an image according to a color spectrum whose resolution will correspond to the fineness of control of the power supply. said sources.

Ledit dispositif pourra en outre comprendre des moyens de pilotage de l'alimentation en courant desdites sources. Comme évoqué plus haut, ils pourront permettre un choix de la couleur du faisceau lumineux.Said device may further comprise means for controlling the power supply of said sources. As mentioned above, they may allow a choice of the color of the light beam.

Ledit projecteur à balayage 34 comprend en outre, par exemple, un générateur de balayage dont la fonction est de déplacer horizontalement et verticalement le faisceau lumineux émis par la ou les sources lumineuses en vue de réaliser un balayage selon une fréquence, notamment égale à 60 Hz, à titre d'exemple non limitatif. Le générateur de balayage comprend, notamment, un miroir à balayage à système micro-électro-mécanique (ci-après appelé miroir MEMS) sur lequel le faisceau lumi- neux émis par la ou les sources lumineuses se réfléchit en un faisceau de balayage 3. Un tel miroir MEMS présente par exemple un diamètre de 1 mm2. Le miroir MEMS est apte à tourner autour de deux axes de rotation pour réaliser un balayage, par exemple à la fréquence de rafraîchissement de 60 Hz, d'un écran diffuseur 16 dudit dispositif. Ladite image se forme alors sur ledit diffuseur 16. Alternativement, le miroir MEMS peut être remplacé par deux miroirs plans et déplaçables, dont les mouvements sont associés. L'un de ces miroirs peut être dédié à un balayage selon un axe horizontal alors que l'autre miroir peut être dédié à un balayage selon un axe vertical.Said scanning projector 34 further comprises, for example, a scanning generator whose function is to move horizontally and vertically the light beam emitted by the light source (s) in order to perform a scanning according to a frequency, in particular equal to 60 Hz , as a non-limiting example. The scanning generator comprises, in particular, a scanning mirror with a micro-electromechanical system (hereinafter referred to as the MEMS mirror) on which the light beam emitted by the light source (s) is reflected in a scanning beam 3. Such a MEMS mirror has for example a diameter of 1 mm 2. The MEMS mirror is able to rotate around two axes of rotation to perform a scan, for example at the refresh rate of 60 Hz, a diffuser screen 16 of said device. Said image is then formed on said diffuser 16. Alternatively, the MEMS mirror can be replaced by two plane and movable mirrors, whose movements are associated. One of these mirrors can be dedicated to a scan along a horizontal axis while the other mirror can be dedicated to a scan along a vertical axis.

Le diffuseur 16 où se forme l'image pourra être un écran de projection transpa- rent à structure complexe pour une projection par transparence. Il pourra alternativement être translucide. Il est réalisé, par exemple, en verre, notamment dépoli, ou en polycarbonate. A titre d'exemple, l'écran diffuseur 16 est du type à pupille de sortie (« Exit Pupil Expander »). Il permet de disposer d'un cône d'observation élargi. Il s'étend dans un plan traversé par le faisceau lumineux, l'image résultant de ce fais- ceau de balayage 3 étant formée dans le plan d'une face de l'écran diffuseur 16. Cet écran diffuseur reçoit le faisceau de balayage 3. Il est agencé pour provoquer une dispersion de ce faisceau de balayage 3 selon un secteur angulaire, par exemple, égal à 30° par rapport à la direction du faisceau de balayage 3 au moment où il vient frapper l'écran diffuseur 16. Pour ce faire, selon un exemple non limitatif, une face de l'écran diffuseur est rugueuse, en ce sens qu'elle comporte des aspérités qui provoquent la dispersion du faisceau de balayage. La face rugueuse correspond à celle par laquelle le faisceau sort, c'est-à-dire la face sur laquelle l'image se forme. Selon une variante de réalisation, ledit dispositif d'affichage pourra être un écran, notamment un écran du type TFT.The diffuser 16 in which the image is formed may be a transparent projection screen with a complex structure for projection by transparency. It can alternatively be translucent. It is made, for example, of glass, especially frosted, or polycarbonate. By way of example, the diffuser screen 16 is of the exit pupil type ("Exit Pupil Expander"). It allows to have an expanded observation cone. It extends in a plane traversed by the light beam, the image resulting from this scanning beam 3 being formed in the plane of a face of the diffuser screen 16. This diffuser screen receives the scanning beam 3 It is arranged to cause a dispersion of this scanning beam 3 according to an angular sector, for example, equal to 30 ° with respect to the direction of the scanning beam 3 at the moment when it strikes the diffuser screen 16. For this to do, according to a non-limiting example, a face of the diffuser screen is rough, in that it has asperities that cause the dispersion of the scanning beam. The rough face corresponds to that by which the beam emerges, that is to say the face on which the image is formed. According to an alternative embodiment, said display device may be a screen, in particular a TFT-type screen.

En aval de l'écran diffuseur 16 selon le sens de déplacement du faisceau lumineux, ledit afficheur comprend au moins une lame semi-réfléchissante 20 et un ensemble de réflexion 5 interposé sur le trajet de l'image entre l'écran diffuseur 16 et la lame semi-réfléchissante 20. Ledit ensemble 5 de réflexion comprend ici des miroirs 6, 7 (au nombre de deux par exemple) recevant les rayons 4 délivrés en sortie du dispositif 2, pour la projection de ladite image 40. Sur cette figure, le trajet de l'image est symbolisé par des flèches qui se réfléchissent sur le dispositif de réflexion 5 avant de s'afficher à travers la lame semi-réfléchissante 20. Cette dernière permet un grossissement et/ou, par transparence, un affichage de l'image 40 au-delà de ladite lame semi-réfléchissante, notamment au-delà du pare-brise du véhicule équipé, au niveau d'un écran virtuel, obtenu à l'aide de ladite lame semi-réfléchissante 20. Cette lame transparente présente un pouvoir de réflexion au moins égale à 20%, ce qui permet à l'utilisateur de voir au travers de la lame la route empruntée par le véhicule, tout en bénéficiant d'un contraste élevé permettant de voir l'image affi- chée. De manière alternative, l'affichage de l'image peut être réalisé par l'intermédiaire du pare-brise du véhicule équipé dudit afficheur. Cela étant, selon l'invention, ledit afficheur comprend en outre des moyens 30 de réchauffage dudit ensemble de réflexion, intégrés audit ensemble 5 de réflexion. Grâce à l'invention, on maintient la température ambiante en surface des moyens de réflexion au-dessus de la température de rosée, ce qui permet d'empêcher la formation de condensation sur les éléments constituant la chaîne opti- que de l'afficheur, et d'obtenir un affichage clair et net des informations transmises devant les yeux du conducteur.Downstream of the diffuser screen 16 according to the direction of movement of the light beam, said display comprises at least one semi-reflecting plate 20 and a reflection assembly 5 interposed on the path of the image between the diffuser screen 16 and the semi-reflective plate 20. Said set of reflection 5 here comprises mirrors 6, 7 (two in number for example) receiving the rays 4 delivered at the output of the device 2, for the projection of said image 40. In this figure, the The path of the image is symbolized by arrows which are reflected on the reflection device 5 before being displayed through the semi-reflecting plate 20. The latter allows a magnification and / or, by transparency, a display of the image 40 beyond said semi-reflective plate, in particular beyond the windshield of the equipped vehicle, at a virtual screen, obtained with the aid of said semi-reflecting plate 20. This transparent blade has a power of e reflection at least equal to 20%, which allows the user to see through the blade the road taken by the vehicle, while enjoying a high contrast to see the image displayed. Alternatively, the display of the image can be achieved through the windshield of the vehicle equipped with said display. That being so, according to the invention, said display further comprises means 30 for heating said reflection set, integrated with said set of reflection. Thanks to the invention, the ambient temperature is maintained at the surface of the reflection means above the dew point, which makes it possible to prevent the formation of condensation on the elements constituting the optical chain of the display, and to obtain a clear and clear display of the information transmitted to the eyes of the driver.

Lesdits moyens de réchauffage 30 sont avantageusement de nature électrique. Il s'agit, par exemple, de résistances 32. Lesdits moyens de chauffage 30, en particulier lesdites résistances 32, pour- ront être intégrés à chacun desdits miroirs, notamment en une pluralité de zones. Autrement dit, il est prévu une pluralité de résistances par miroir. Pour ce qui est de la commande desdits moyens de chauffage 30, ledit afficheur pourra comprendre des moyens de détection de buée sur ledit ensemble 5 de réflexion, ceci de façon directe ou indirecte, par exemple par mesure d'une tempéra- ture et/ou de l'humidité du milieu ambiant. Ledit afficheur comprend encore des moyens de pilotage desdits moyens de réchauffage 30. Lesdits moyens de pilotage sont avantageusement configurés pour tenir compte d'une information de détection de buée sur ledit ensemble 5 de réflexion, par exemple en activant lesdits moyens de chauffage 30 en cas présence et/ou de risque de présence de buée. Ledit dispositif de génération d'images 2 dudit afficheur comprend ici des moyens de contrôle 33, comprenant notamment les moyens de pilotage de l'alimentation en courant de ses sources de lumière. Lesdits moyens de contrôle 33 sont avantageusement configurés pour commander en outre lesdits moyens de pilo- tage desdits moyens de réchauffage 30.Said heating means 30 are advantageously of an electrical nature. These are, for example, resistors 32. Said heating means 30, in particular said resistors 32, may be integrated in each of said mirrors, in particular in a plurality of zones. In other words, a plurality of mirror resistors are provided. As regards the control of said heating means 30, said display may comprise means for detecting steam on said reflection unit 5, in a direct or indirect manner, for example by measuring a temperature and / or humidity of the environment. Said display further comprises means for controlling said heating means 30. Said control means are advantageously configured to take account of a steam detection information on said reflection unit, for example by activating said heating means 30 in case presence and / or risk of fogging. Said image generation device 2 of said display comprises here control means 33, including means for controlling the power supply of its light sources. Said control means 33 are advantageously configured to further control said means for controlling said reheating means 30.

Claims

REVENDICATIONS1. Display, in particular head-up display, for a vehicle, said display comprising: an image generation device (2), a ray reflection unit (5) (4) output from the image generation device ( 2), and means (30) for heating said reflection assembly, integrated in said set (5) of reflection.

2. Display according to claim 1 wherein said heating means (30) are of an electrical nature.

3. Display according to claim 2 wherein said heating means (30) comprise resistors (32).

A display as claimed in claim 3, wherein said resistors (32) are arranged in a plurality of areas.

5. Display according to any one of the preceding claims wherein said reflection assembly (5) comprises one or more mirrors (6, 8) and said heating means (30) are integrated in said mirror or each of said mirrors.

6. Display according to any one of the preceding claims comprising fog detection means on said reflection assembly (5).

7. Display according to any one of the preceding claims comprising means for controlling said heating means (30).

8. Display according to claim 7 wherein said control means is configured to take into account a fog detection information on said reflection set (5).

9. Display according to any one of the preceding claims, wherein the image generation device (2) comprises a laser source.

10. Display according to claim 9 wherein said laser source comprises one or more laser diodes.